浮力式液位计

20MPa，可采用磷铜；大于20MPa，需采用不
锈钢或合金钢；介质为氨时，不能采用磷铜。
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• 电远传式压力表：弹性式压力传感器+位移测量
电路；在工业过程中应用比较广泛，可测量低压
和高压，测量精度高。
– 力平衡式压力变送器 – 电容式压力变送器
• 物性型压力传感器由于使用压敏元件，因此体积
小，可做成小型化（压阻式），频率响应快，可
电容式料位计
电容式液位计
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测量非导电介质
• 电容式液位计一般 只用于测量非导电 介质的液位； • 外电极上要开孔使 液体流入极板间。
1、2-内、外电极； 3-绝缘套； 4-流通孔。
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测量导电介质的液位
• 测量导电介质可采用单 电极电容液位计； • 只用一根电极作为电容 器的内电极，一般用紫 铜或不锈钢，外套聚四 氟乙烯塑料管或涂搪瓷 作为绝缘层，绝缘层作 为中间介质，而导电液 体和容器壁构成电容器 的外电极。
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思考题：如何提高电容式液位计的灵敏度 • 电容器尺寸：R、r； • 介质介电常数与空气间的差异； • 同轴多层电极结构：把奇数层和偶数层
的圆筒分别连接在一起成为两组电极，
变成相当于多个电容并联。
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电容式物位计的误差分析
• 最主要的影响因素：
– – – – 介质均匀性； 介质流动性好； 温度对液体介电常数的影响； 电容变化量小，测量易受干扰。
思考题
• 煤气化炉（如图所示）通常 在炉壁上安装一排热电偶来 测量垂直方向上的温度分布 ，但由于煤料从顶部进料， 容易磨损热电偶的电极（已 经加了保护套管），请设计 一种你认为合理的方法获得 温度场，并说明理由。
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作业
1.试从量程、测量精度、是否具有远传功 能、应用环境、动态特性等方面分析各 类压力检测仪表的特点。
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• 液体压力计结构简单、使用方便，量程小；测
量准确度受工作液的毛细作用、密度、读数习
惯等因素的影响；改变工作液可调节量程；本 地显示，不能远传。 • 弹簧管压力表具有结构简单，使用方便和价格 低廉的特点，测量范围宽（1000MPa），精度
高（0.1级），在工业中使用十分普遍。缺点是
只能测表压和负压，只能就地指示。压力小于
0
ln
• 如果电极的一部分被另一部分介电常数为ε 的 液体（物料）所浸没时，浸没的部分高度为H （液位高度），则上下两部分的电容值分别为 ： 2H 20 L H
C1 R ln r
C2 R ln r
R r
2 0 L 2 ( 0 ) H C C1 C2 R R ln ln r r
1-内电极；2-绝缘套
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单电极电容传感器等效电路
C11 C12
C2
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4. 超声波物位计
• 基本原理 ：根据声波在介质中传播 速度，波幅的衰减以及在界面的反 射等特性进行；
超声液位（物位）计
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超声波的反射
• 当超声波从一种介质向另一种介质传播时，在分 界面将产生反射和折射，反射系数为：
• Z1=ρ 1v1,Z2=ρ 2v2,称为介质对超声波的声阻抗， 其中ρ 1、ρ 2为介质密度；v1、v2为超声波在介质1 和2中的波速； • 当超声波从气体传播到液体或固态，或者相反的 情况下，由于两种介质的密度相差悬殊，超声波 几乎全部被反射
测快速变化的压力。缺点是受温度的影响。
– 压电式压力传感器不能用来测量静态压力。
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1. 静压式液位计
试分析一下源自文库些因素会引入误差？
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2. 浮力式液位计
• 基于浮力原理，分恒浮力式和变浮力式。
浮球液位计
结构简单， 只能就地显示。
磁浮子液位计
直读式钢带浮子液位计
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浮筒式液位计
• 将一截面相同，质量为m的圆筒形空心金属浮筒悬 挂在弹簧上； • 初始状态：液位为0时，重力与弹性力平衡； • 由于浮筒的一部分被液体浸泡时，受到的浮力作用 而使浮筒向上移动△X。
3. 电容式物位计
• 原理：把物位的变化变换为 电容量的变化； • 检测元件通常为一个圆筒型 电容器；由两个长度为L， 半径分别为R和r的圆筒形金 属导体作为电容器的两个电 极。
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电容式液位计工作原理
• 当两圆筒中间所充介质介电常数为ε 0的气体时 20 L ，则该圆筒间的电容量为： C
(c)固介式
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超声波液位计的优点
• 与介质不接触，因此适用于有毒、腐蚀性 或高粘度等特殊场合的液位测量； • 不受介质粘度、是否导电等因素的影响； • 无可动部件； • 可进行连续测量和定点测量，可远传； • 能用于高速运动或有倾斜晃动的液体的液 位测量。
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超声波液位计的误差分析
• 基于超声波传播时间的测量原理。要求 超声波传播速度必须恒定。
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超声波物位计的温度影响校正
① 温度补偿：在超声换能器附近安装一个温度传 感器，进行自动补偿 ② 设置校正具：固定型（声速各向相同）；活动 型（声速沿高度发生变化）
5. 微波物位计
• 微波物位计又称雷达物位仪，微 波物位计运用了微波的特性，在 一定条件下，微波传播速度是一 定的，所以可以通过测量微波从 传感器传播至物料表面并返回到 传感器所用的时间来计算出所测 量的物位
– 超声波在不同介质中的传播速度都不一样， 如在0℃时，空气中声波传播速度约为331 m/s，在水蒸气中为404m/s，而在氢气中为 1269m/s。
• 温度变化时要求对波速进行修正。
– 同一介质中，温度不同也有不同的传播速度 ，0℃时空气中的声速为331 m/s，而当温度 为100℃时速度增加到387m/s。
I R Z 2 cos Z1 cos R I 0 Z 2 cos Z1 cos
2
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• 超声波液位计按传声介质不同，可分为气介式 、液介式和固介式三种； • 可采用收发一体的单探头方式和收发分开的双 探头方式。 2L
模型演示
t
v
(a)气介式
(b) 液介式
G kx
H x A g k x
x k A g H A g
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【例】有一浮筒的长度＝３００ｍｍ，配DDZⅢ型仪表，出厂时用水标定，变送器的输出电 流与液位之间有如图中曲线①的关系。今用它 来检测两液体间的界面，设它们的密度分别为 3 3 1 820kg / m 和 2 1240 kg / m 问应如何使用该液 位计来检测界面（ 设g为常数）。